重力熱管作為一種高效換熱元件,因具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、造價低廉、低熱阻、高效的傳熱性能及可靠性強等特點在換熱領(lǐng)域得到廣泛應用,同時,熱管內(nèi)部涉及沸騰與冷凝換熱,并且加熱壁面親水特性與疏水特性對沸騰和冷凝換熱具有重要影響。所以本文提出一種重力熱管強化傳熱的新思路,即將潤濕特性與重力熱管相結(jié)合,采用化學蝕刻和涂層方法對重力熱管壁內(nèi)表面進行親水和疏水處理,通過實驗研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法分析和研究了管壁內(nèi)表面親水特性、疏水性及親疏水組合對重力熱管啟動和穩(wěn)態(tài)傳熱特性的影響,本課題對熱管強化具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文以內(nèi)外徑分別為9.52mm和8.32mm、蒸發(fā)段100mm、絕熱段50mm、冷凝段100mm的重力熱管作為實驗研究和數(shù)值模擬的研究對象,采用去離子水作為工質(zhì),利用化學蝕刻和涂層兩種方法制備具有不同接觸角的親水與疏水表面且通過接觸角對潤濕程度進行量化,設(shè)計制造了實驗所用的不同接觸角重力熱管,搭建了親疏水特性重力熱管系統(tǒng)實驗平臺,為研究熱管啟動和穩(wěn)態(tài)傳熱特性奠定了基礎(chǔ);最后,根據(jù)實驗結(jié)果,采用數(shù)值模擬方法再現(xiàn)重力熱管沸騰與冷凝現(xiàn)象,選取蒸發(fā)段與冷凝段傳熱系數(shù)、總傳熱系數(shù)、熱阻及當...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 熱管概述
        1.2.1 熱管的發(fā)展
        1.2.2 熱管工作原理
        1.2.3 熱管的基本特點
        1.2.4 熱管的分類
        1.2.5 熱管理論
    1.3 重力熱管概述
        1.3.1 重力熱管工作原理
        1.3.2 重力熱管國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 表面親疏水特性應用于熱管的研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第2章 重力熱管數(shù)值模擬分析
    2.1 FLUENT介紹
    2.2 多相流模型的選擇
    2.3 VOF模型控制方程
        2.3.1 體積分數(shù)方程
        2.3.2 動量方程
        2.3.3 能量方程
    2.4 相變模型
    2.5 用戶自定義函數(shù)
    2.6 接觸角模型
    2.7 重力熱管物理模型
        2.7.1 幾何模型
        2.7.2 邊界條件
        2.7.3 模型驗證
    2.8 本章小結(jié)
第3章 親疏水表面制備及重力熱管實驗系統(tǒng)
    3.1 親水表面與疏水表面制備
        3.1.1 親水表面制備
        3.1.2 疏水表面制備
        3.1.3 親疏水表面結(jié)構(gòu)及接觸角測量
    3.2 親疏水特性重力熱管設(shè)計制造
        3.2.1 熱管設(shè)計
        3.2.2 親疏水特性熱管制造
    3.3 重力熱管實驗平臺搭建
        3.3.1 重力熱管實驗系統(tǒng)
        3.3.2 實驗步驟
    3.4 實驗誤差分析
    3.5 實驗數(shù)據(jù)處理
    3.6 本章小結(jié)
第4章 親疏水特性重力熱管啟動特性研究
    4.1 研究對象
    4.2 熱管啟動特性
        4.2.1 親水/疏水熱管啟動特性分析
        4.2.2 親疏水組合熱管啟動特性分析
    4.3 親疏水特性對蒸發(fā)段壁面過熱度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 親疏水特性對重力熱管穩(wěn)態(tài)傳熱特性的影響
    5.1 對蒸發(fā)段傳熱系數(shù)的影響
    5.2 對冷凝段傳熱系數(shù)的影響
    5.3 對熱管總傳熱系數(shù)的影響
    5.4 對熱管熱阻的影響
    5.5 對熱管當量導熱系數(shù)的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 重力熱管穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)值模擬與實驗結(jié)果對比分析
    6.1 蒸發(fā)段傳熱系數(shù)對比分析
    6.2 冷凝段傳熱系數(shù)對比分析
    6.3 總傳熱系數(shù)對比分析
    6.4 熱管熱阻對比分析
    6.5 當量導熱系數(shù)對比分析
    6.6 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文與專利
致謝



本文編號：3745384